Notions d`optique électronique

Jacky RUSTE
Notions
d’optique
électronique
CACEMI – Stage EA01 – Introduction à la Microscopie Électronique
à Balayage et Microanalyse
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Jacky RUSTE

1893 – Découverte de l’électron (J.J. Thomson)
1926 – Travaux théoriques de Hans Bush sur l’action d’un champ électromagnétique
sur les électrons : base de l’optique électronique
1928 : Synge définit la formation d’image par balayage
1929 : Travaux de Stintzing sur la microscopie électronique à balayage
1931 : Max Knoll, Ernst Ruska et Ernst Brüche définissent le principe du TEM
1931 : Max Knoll et Ernst Ruska construisent le 1er TEM
1934 : Zworykin décrit comment modifier le grandissement en MEB
1935 : Max Knoll (Telefunken) construit le 1er MEB (5 kV)
La microscopie électronique à balayage, quelques dates…
1938 : Manfred von Ardennes construit le 1er STEM (23 kV) (50 à 100 nm)
1942 : W.Zworykin, J. Hillier (RCA-USA) construisent un MEB (10 kV, 50nm) jugé sans intérêt
1948 →1952 : Oatley, McMullan (Cambridge) : SEM1 (50 nm)
1957 : F. Davoine, P. Pinard (Université de Lyon) prototype de MEB
1955 →1960 : Détecteur d’Everhart-Thornley (Université de
Cambridge)
1965 : commercialisation du stereoscan Mk1 (Cambridge
Instruments Company)
1967 : livraison des 1er MEB (Mk2) en France (CEA et Ecole des
Mines de Paris)

I – Émissions électronique et les sources
II – Action d’un champ électromagnétique
Plan de l’exposé
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III – Les lentilles électromagnétiques
IV – La colonne électronique

Schéma général d’un microscope électronique à balayage
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Un MEB est constitué de 3 parties :
-la colonne électronique pour générer
un faisceau d’électrons (primaires)
optique électronique
- un ensemble de détecteurs pour recueillir
les émissions en provenance de la cible
- une partie traitement et visualisation des
signaux…

Une colonne électronique est constituée :
1 – d’une source d’électrons (« canon »)
-à émission thermoélectronique
-à émission Schottky
-à émission de champ (FEG : « field Emission Gun »)
2 – d’un ensemble de lentilles électromagnétiques
Leur but :
1
-
réduire le diamètre du faisceau électronique issu du canon
1
-
réduire le diamètre du faisceau électronique issu du canon
pour obtenir sur l’échantillon un faisceau (« sonde ») aussi petit que
possible (« focalisation »).
2 – d’ajuster l’intensité du faisceau électronique en fonction des besoins :
•imagerie MEB haute résolution
•microanalyse
•etc.
En règle générale, une colonne comporte 3 lentilles (ou « condenseurs »)
Mais ce n’est pas toujours le cas…